化工热力学(第三版)第11章化工物性数据估算
化工热力学答案(第三版).
化工热力学课后答案（第三版）陈钟秀编著2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。
解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K 方程2 2.52 2.560.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610c c R T a Pa m K mol P -⨯===⋅⋅⋅⨯ 53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610c c RT b m mol P --⨯===⨯⋅⨯ ∴()0.5RT a P V b T V V b =--+ ()()50.5558.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---⨯=--⨯⨯⨯+⨯=19.04MPa (3) 普遍化关系式323.15190.6 1.695r c T T === 124.6 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴ c r PVZ P RT=654.61012.46100.21338.314323.15cr r r PV Z P P P RT -⨯⨯⨯===⨯ 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.462301Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。
化工热力学第三版(完全版)课后习题答案
化工热力学课后答案第1章 绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。
（错）2. 封闭体系中有两个相βα,。
在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。
（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。
（对）4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。
（错。
还与压力或摩尔体积有关。
）5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。
（对。
状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。
） 二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。
2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。
3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则A 等容过程的 W = 0 ，Q =()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，错误!未找到引用源。
U =()1121T PPR C igP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，错误!未找到引用源。
H = 1121T P P C ig P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
B 等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P PRT ，错误!未找到引用源。
U = 0 ，错误!未找到引用源。
H = 0 。
C 绝热过程的 W =()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q = 0 ，错误!未找到引用源。
Aspen plus 化工物性数据和相平衡数据的查询与估算
系统数据库
SOLIDS COMBUS
包括3314个固体组分的参数，该 数据库用于固体和电解质应用， 该数据库大部分被INORGANIC替 代了，但它对于电解质应用来说 13 仍然是必要的。
BINARY
1.1 化工物性数据的查询 了解软件数据库的内容与功能，为的是在化工设计过程中 应用。在工艺设计之初，大量时间被用于查找物性数据。化工 模拟软件的普及，为物性数据查找提供了极大的便利。 例1-1.查询硫化氢和硫磺的全部纯组分物性. 为保护环境，工业废气中的硫化氢都采用CLAUS工艺转化 为液态硫磺进行回收。请从ASPEN PLUS 系统数据库中查询 硫化氢和硫磺的全部纯组分物性。
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3
1.1 化工物性数据的查询 1.1.1从文献中查找 1.1.1.1 中文工具书 ⑴ 化工辞典，王箴主编，化学 工业出版社出版. 最新版本是2000年出的第4版， 共收词16000余条。
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4
1.1.1从文献中查找 1.1.1.1 中文工具书 ⑵ 石油化工基础数据手册,卢焕章 主编，化学工业出版社1982. 共两篇，第一篇介绍各种化工介质 物理、化学性质和数据的计算方 法；第二篇将387个化合物的各 种数据列成表格．以供查阅。 这些数据包括临界参数，及其在一 定温度、压力范围内的饱和蒸汽 压、汽化热、热容、密度、粘度、 导热系数、表面张力、压缩因子、 偏心因子等16个物理参数。 1993年,化学工业出版社出版了由 马沛生主编的石油化工基础数据 手册续编，包含552个新化合物 的21项物性。
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1.1 化工物性数据的查询 1.1.2从ASPEN PLUS软件数据库中查找 在化工设计过程中，物性数据的查找是耗时最多的工作。 能够熟练地查找数据、判断数据的可靠性是化工专业人员的 基本功之一。 图书馆内关于化工物性数据的专著、手册、图册、教材琳 琅满目，对于新加入化工领域的学生来说，往往无从下手。 而使用大型化工流程模拟软件查找、计算、估算化工物性 数据，则为他们提供一条查找物性数据的快捷通道。 即是使经验丰富的化工工程师，掌握软件的物性数据估算、 计算功能，也会对他们的设计工作提供一个事倍功半的利器， 大大提高工作效率，成为他们设计工作中爱不释手的有力工 具。
化工热力学第三版课件
第二章
流体的热力学性质力 两相平衡线上： F=1 1
固
2
温度 图 2-1 纯物质的P-T图 (2)
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第二章
流体的热力学性质
第一节
压缩流体区 3 Super Critical Fluid （SCF） A Pc 临界温度下气体液化所需的最小压力 C 液相区 固相区
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第二章
流体的热力学性质
第一节
超临界流体的应用：
超临界流体萃取 超临界水氧化技术
超临界流体干燥
超临界流体色谱
超临界流体化学反应
常用的物质及临界点：
二氧化碳：304.3K 7.39MPa 水：647K 22MPa 甲醇：512K 8.1MPa 乙醇：516K 6.38MPa
第一节
超临界流体应用原理：
物质在超临界流体中的溶解度受压力和温度的影 响较大。可以利用升温、降压手段（或两者兼用） 将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离 提纯的目的。如：
高压条件下，使超临界流体与物料接触，物料中的有 效成分溶于超临界流体中（如萃取）；分离后对溶有溶 质的超临界流体降压，溶质析出。 如果有效成分不止一种，可以采取逐级降压，使多种 溶质分步析出。 分离过程中没有相变，过程能耗低。
仍是一种气体，但又不同于一般气体，是一种稠密气态。 密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。 粘度比液体小，但扩散速度比液体快两个数量级，有 较好的流动性和传递性。 很强的溶解能力。 介电常数大，有利于溶解一些极性高的物质。
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第二章
流体的热力学性质
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第一章 绪 论
（2）判断过程进行的方向和限度 建立在热力学第二定律上的一些热力学函数（ΔS 、ΔG等）是判定 过程进行方向与限度、确定平衡状态的依据。而在化工单元操作及反应 器设计中，平衡状态的确定、平衡组成的计算、多组元相平衡数据的求 取均是不可少的内容。 （3）研究化工过程能量的有效利用 化工生产要消耗大量的能源。石油、天然气等能源不仅是化学工业的 燃料，而且是生产一些重要化工产品的原料。近年来的能源紧张，如何 有效利用能量的问题显得突出。 利用热力学的基本原理，对化工过程进行热力学分析，是热力学近 三十年来最重要的进展。计算各种热力过程的理想功、损耗功、有效能 等，找出可以节能而没有节能的环节和设备，然后采取措施，达到节能 的目的。这对于评定新的设计方案和改进现有生产都是有效的手段。近 来，能源紧张问题更显突出，故在流程选择、设备设计中往往以节能为 目标函数进行优化，为了节能，宁可增加设备（即初始投资）。
原化肥厂的AMⅤ合成氨工艺，能耗从常规的900 Gcal/t
氨降到590Gcal/t 氨。其在过程中采取了一系列的节能措 施，包括热泵（Heat Pump）系统。
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第一章 绪 论
（4）热力学数据与物性数据的研究
热力学把研究的对象称为体系（ System ）， 与研究 对象有密切联系的周围称为环境（Surrounding）。描述体 系处于一定状态是用一系列的宏观热力学性质（如T、P、 Cp、H、S、G 等）表示。上述三个问题的解决离不开热
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第一章 绪 论
热力学的分支
⑴工程热力学:十九世纪蒸汽机的发明和相应的科学形成了工程热力学，工 程热力学主要研究功热转换，以及能量利用率的高低。 ⑵化学热力学：化学热力学是应用热力学原理研究有关化学的各类平衡问 题，这在物理化学中是一个很重要的组成部分。离开了热力学原理，许多 化学现象就无法深入探讨下去。化学热力学主要侧重于热力学函数的计算， 主要是H、S、U、F 和G 的计算。 ⑶化工热力学：研究在化学工程中的热力学问题，化工热力学具有化学热 力学和工程热力学的双重特点。它既要解决能量的利用问题，又要研究解 决相际之间质量传递与化学反应方向与限度等问题。 不管是工程热力学、化学热力学还是化工热力学，它们都属于经典热 力学。经典热力学的局限性在于只考察体系的宏观性质，而不过问体系的 微观行为。统计热力学的成就可以弥补这方面的不足。 ⑷统计热力学：统计热力学是年轻的、刚刚起步的学科，它从微观角度出 发，例如采用配分函数，研究过程的热现象。但用统计热力学研究出来的 结果与实际结果还有一段距离，还需要进一步去完善。
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化工热力学课后答案（第三版）陈钟秀编著 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。
解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008(1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K 方程 ∴()0.5RT aP V b T V V b =--+ =19.04MPa (3) 普遍化关系式323.15190.61.695r c T T T === 124.6991.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴ c r PVZ P RT=迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。
∴ P=19.22MPa2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。
已知实验值为1480.7cm 3/mol 。
解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193（1）理想气体方程V=RT/P=8.314×510/2.5×106=1.696×10-3m 3/mol误差：1.696 1.4807100%14.54%1.4807-⨯=（2）Pitzer 普遍化关系式对比参数：510425.2 1.199r c T T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法∴ 01.61.60.4220.4220.0830.0830.23261.199rB T =-=-=-01cc BP B B RT ω=+=-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213 11c r c rBP BP PZ RT RT T =+=+=1-0.2213×0.6579/1.199=0.8786 ∴ PV=ZRT→V= ZRT/P=0.8786×8.314×510/2.5×106=1.49×10-3 m 3/mol 误差：1.49 1.4807100%0.63%1.4807-⨯=2-3.生产半水煤气时，煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下，76%（摩尔分数）的碳生成二氧化碳，其余的生成一氧化碳。
化工热力学理论
化工热力学理论第2章流体的p-V-T(x)关系1.1 本章学习要求本章的核心内容是流体的PVT关系。
要求学生掌握纯物质的P-V-T立体相图中，点、线、面所代表的物理意义及在PT面和PV 面上投影所形成的P-T相图和P-V相图。
认识物质的气、液、固三类常见状态和气-液、气-固、液-固相平衡等在相图中的表征方法；掌握临界点的物理意义及其数学特征。
要求掌握理想气体的基本概念及其基本的数学表达方法；明确在真实条件下，物质都是以非理想状态存在的，掌握采用立方型状态方程和Virial方程进行非理想气体PVT计算的方法。
1.2 重点1.2.1 纯物质的PVT关系图1-1 纯物质的p-V-T 相图图1-2 纯物质的p-T 图 图1-3 纯物质的p-V 图临界点C 在图上表现为拐点，数学上的可表述为：C T T P 0V =⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ (1-1) C22T T P 0V =⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ (1-2) 1.2.2 状态方程(Equations of State ，EOS)状态方程是物质P-V-T 关系的解析式，可表达为函数关系：f (P,V,T)0= (1-3)状态方程的重要价值在于：(1) 用状态方程可精确地代表相当广泛范围内的P-V-T 数据，大大减小实验测定的工作量；(2) 用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质；(3) 用状态方程可进行相平衡计算，如计算饱和蒸气压、混合物气液相平衡、液-液平衡等，尤其是在计算高压气液平衡时的简捷、准确、方便，为其它方法不能与之相比的。
1.2.3 理想气体状态方程理想气体状态方程是流体状态方程中最简单的一种，理想气体的概念是一种假想的状态，实际上并不存在，它是极低压力或极高温度下各种真实气体的极限情况。
数学表达式为：P 0(V )lim (PV)RT →→∞=或PV RT = (1-4)1.2.4 真实气体状态方程大体上分为三类：第一类是立方型状态方程，如Van der Waals、RK、SRK、PR、PT等；第二类是多项级数展开式的状态方程，如Virial、BWR、MH等；第三类是理论型状态方程。
《化工热力学》课程学习指南
《化工热力学》课程学习指南授课专业:化学工程与工艺学时数：72学分数：4一、课程说明《化工热力学》是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业基础课,也是该专业的主干课程。
本课程是在物理化学等先修课的基础上讲解的，应在学生学过物理化学，经过工厂认识实习，并具备化工过程与设备的知识基础上讲授。
二、课程教学目标培养学生运用热力学定律和有关理论知识，初步掌握化学工程设计与研究中获取物性数据；对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法，以及对化工过程进行热力学分析的基本能力，为后继专业课的学习和进行化工过程研究、开发与设计奠定必要的理论基础。
三、课程教学内容模块第一章绪论教学目标初步认识化工热力学的一些基本概念。
教学内容及学时分配学时分配：10学时教学内容：1、了解化工热力学的范围，化工热力学是如何形成一门专门的学科的，化工工程师要用化工热力学的知识去解决什么问题。
2、弄清一些基本概念(温度、力、能量、功……)的来历和定义，特别是质量与重量，重量与压力，热、功、能的相互关系和相互转换教学重点和难点重点：化工热力学的一些基本概念难点：重量(力)与质量的区别，单位的转换，影响测温正确性的因素教学方法课堂教学与学生课外学习相结合。
课堂教学采用多媒体教学与传统教学相结合，同时上课过程讲解、提问与讨论相结合。
思考题和习题课堂问题与讨论：生活与工程实际中的热力学问题。
小组讨论：《化学工程与工艺专业思想和化工热力学》学习态度问题。
课外学习：1.中国哪位教授与美国教授合作提出的状态方程得到普遍认可。
并谈谈你的感想。
2.请列举热力学方面获诺贝尔奖的科学家及他们的贡献。
等第二章：第一定律及其它基本概念教学目标通过本章学习，掌握热力学第一定律的基本关系和具体应用。
学会使用热力学定律分析和解决问题。
掌握热力学能量的基本分析方法。
教学内容及学时分配学时分配：10学时教学内容：1.证明功与热可互相转换的焦耳实验热与内能能量的不同形式(位能、动能、内能、化学能)基于能量守恒的热力学第一定律热容与比热2.封闭系统与稳定流动过程状态函数与焓第一定律的两种表达式3.热力学状态独立变量与相律4.平衡的概念可逆过程及其必须的条件教学重点和难点重点：封闭系统与稳定流动过程第一定律表达；状态函数与焓难点：稳定流动过程第一定律；能量的可利用程度或品质高低的衡量教学方法课堂教学与学生课外学习相结合。
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11.2 流体蒸气压的估算
（6）Riedel方程
写成对应态方程得
其中
11.2 流体蒸气压的估算
11.2 流体蒸气压的估算
（7）Riedel-Plank-Miller方程
写成对应态方程得
其中
11.3 热化学性质估算
1
气体热容的估算 液体热容的估算 蒸发热（焓）的估算
2
3
11.3.1 气体热容的估算
③Chen法。
④ Vetere法。
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
11.4 数据的评估
① 选用经典的实验方法获得的数据。 ② 采用近期的实验（或评选）数据。 ③ 宜采用经过评估的数据；善于使用数据手册或综述性
数据文献；优先使用高知名度的
测定者或实验室的数据。 ④ 注意实验测定、分析方法的可靠性及精度，实验数据 的重复性及作者公布的测定误差。 ⑤ 注意了解实验测定目的，一般不宜采用为其他目的而
（1）EdmisterＥ法
11.1.4 偏心因子的估算
（2）Lee Kesler法
（3）从临界压缩因子Zｃ求ω
11.2 流体蒸气压的估算
（1）Clausius-Claperyron方程
或
11.2 流体蒸气压的估算
（2）Clapetron方程
11.2 流体蒸气压的估算
（3）三参数关联式 三参数关联式中比较成功的是Pitzer展开式，其表达式 为
11.3.1 气体热容的估算
（2）真实气体热容 在同一温度和组成下，实际气体的热容与理想气体的热 容有如下关系
据Lee Kesler法
11.3.1 气体热容的估算
详见P293-294
11.3.2 液体热容的估算
三种热容之间的关系可用下式来表示
以下两近似式，可用于
间的换算。
11.3.2 液体热容的估算
（2）Ambrose法
11.1.1 临界参数的估算
（3）Joback法
11.1.1 临界参数的估算
11.1.1 临界参数的估算
续上表
11.1.1 临界参数的估算
续上表
11.1.1 临界参数的估算
11.1.1 临界参数的估算
续上表
11.1.1 临界参数的估算
（4）MXXC法
（5）CG法
11.1.1 临界参数的估算
（1）Chueh-Swanson基团贡献法
11.3.2 液体热容的估算
续上表
11.3.2 液体热容的估算
（2）Rowlinson-Bondi对应状态法
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
蒸发热由两部分构成，即
（1）由Clausius-Clapeyron方程和实验蒸气压数据计算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
11.2 流体蒸气压的估算
（4）Antoine方程
Antoine对式（11-22）提出简单的改进
11.2 流体蒸气压的估算
（5）Gomez Thodos方程
11.2 流体蒸气压的估算
对非氢键型极性化合物（包括ＮＨ３和ＣＨ３ＣＯＯＨ）
对氢键型化合物（水和醇）
对这两类极性化合物，β 由式（11-29a）求得。
附带测定的数据。
Thank you
化工热力学
*11 化工物性 数据估算
*11 化工物性数据估算
11.1基本物性常数估算 11.2流体蒸气压的估算
11.3热化学性质估算
11.4数据的评估
11.1 基本物性常数估算
1 2 3 4
临界参数的估算
正常沸点的估算 熔点与凝固点的估算
偏心因子的估算
11.1.1 临界参数的估算
（1）Lydersen法
热容数据常用的是定压热容Cp与定容热容Cv。由于难以 做到定容，因此定容热容比较难以实测，并且在实用中 总是用到定压热容，因而本节只介绍Cp的求算。知道Cp
后，根据下列热力学的关系式即可换算成Cv。
11.3.1 气体热容的估算
（1）理想气体的热容 ① 关联式
② 基团贡献法
11.3.1 气体热容的估算
11.1.2 正常沸点的估算
（1）相对分子质量法
（2）Waston法
（3）有机物估算法
11.1.2 正常沸点的估算
11.1.2 正常沸点的估算
（4）Joback法
（5）CG法
11.1.3 熔点与凝固点的估算
（1）Joback法
（2）CG法
11.1.4 偏心因子的估算
偏心因子ω 的定义在第二章中已作介绍
（2）Watson
（3）由蒸气压方程计算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（4）对应状态法计算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（5）正常沸点下的蒸发热计算 ①Giacalone方程。
②Riedel法。
11.3.3 蒸发热（焓）的估算